隴南市中藥材基地土壤重金屬含量及評價

史久英，李曉蓉，胡 梅，許文艷，徐美蓉，焦 潔

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，甘肅 蘭州 730070）

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題已經(jīng)成為社會發(fā)展的熱點問題，其中土壤重金屬污染尤為關(guān)注。土壤環(huán)境系統(tǒng)是一個受多種因素影響的開放系統(tǒng)，人類活動產(chǎn)生的污染物進入土壤環(huán)境系統(tǒng)后，使土壤環(huán)境質(zhì)量發(fā)生變化，進而影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，危害人類健康。重金屬污染是土壤污染的主要種類之一，它以累積的形式殘留在作物體內(nèi)，通過食物鏈最終進入人體，使人體產(chǎn)生慢性中毒。中藥材是重金屬進入人體的重要途徑之一，因此，研究中藥材基地土壤重金屬污染狀況，確定其污染水平，提出防治的有效措施，對保障人體健康具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 采樣

根據(jù)行政區(qū)劃、土壤和成土母質(zhì)、不同污染源三兼顧的原則，在隴南市宕昌縣、岷縣、武都區(qū)中藥材主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中藥材基地布點采樣，共采集土壤樣品32個。用不銹鋼土壤采樣器采集0～20 cm耕層土壤，每個樣品由10～15個點取土點混合，四分法舍至1 kg左右，用塑料袋包裝送至檢測地點，經(jīng)自然風(fēng)干后過60目篩處理，然后用塑料袋包裝待測。

1.2 測定項目及方法

Pb、Cd采用石墨爐原子吸收分光光度法測定，Cr采用原子吸收分光光度法測定，As、Hg采用原子熒光光度法測定。pH采用森林土壤pH測定法測定［1］。

1.3 評價方法

采用單向污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法評價土壤重金屬污染況［2］。

1.3.1 單因子指數(shù)法 是目前國內(nèi)普遍采用的方法之一，其單因子評價模式公式為：

式①中，Pij為第j個監(jiān)測點i污染物的單項污染指標(biāo)，Cij為第j個監(jiān)測點i污染物的實測值，Si為i污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 綜合污染指數(shù)法 為突出污染較重的因子作用，全面反映污染物對土壤的不同作用，突出高濃度污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅（Nemerow）污染指數(shù)計算污染綜合指數(shù)。其計算公式為:

式②中P綜為第j個監(jiān)測點的土壤質(zhì)量污染綜合指數(shù)；（Ci/Si）ave為污染物中污染指數(shù)平均值；（Ci/Si）max為污染物中污染指數(shù)最大值。

1.4 評價標(biāo)準(zhǔn)

選擇Hg、As、Pb、Cd、Cr等5種重金屬作為土壤污染評價因子，以國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）（表1）一級土壤和甘肅省土壤環(huán)境背景值（Hg 0.020 mg/kg、 As 12.60 mg/kg、Pb 18.80 mg/kg、Cd 0.116 mg/kg、 Cr 70.20 mg/kg）為評價標(biāo)準(zhǔn)［1～4］，對土壤污染指數(shù)進行單因子指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法評價，綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表2 土壤綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量水平

根據(jù)表3和表4所列結(jié)果，隴南市32個中藥材基地的土壤重金屬含量差異大，變異系數(shù)在18.80%～99.20%，其含量高低相差數(shù)倍至數(shù)十倍，說明均存在不同程度的Hg、As、Pb、Cd、Cr重金屬污染，As、Hg、Pb、Cd、Cr檢出率均為100%。Hg含量范圍在0.004 3～0.150 0 mg/kg，平均為0.035 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣哈達鋪鄉(xiāng)。As含量范圍在8.180 0～18.670 0 mg/kg，平均為12.690 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣泰咯鄉(xiāng)。Pb含量范圍在13.800 0～27.200 0 mg/kg，平均為18.090 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣八力鄉(xiāng)。Cd含量范圍在 0.100 00～0.480 0 mg/kg，平均為0.200 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣好梯鄉(xiāng)。Cr含量范圍在 74.540 0～156.180 0 mg/kg，平均為106.680 0 mg/kg，最大值出現(xiàn)在宕昌縣車拉鄉(xiāng)。32個土樣的pH均大于7.5，均屬堿性土。

表3 隴南市32個中藥材基地土壤的5種同重金屬含量

表4 隴南市32個中藥材基地土壤5種重金屬含量

2.2 污染指數(shù)評價

2.2.1 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù) 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)，計算32個土樣中Hg、As、Pb、Cd、Cr的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)（背景污染指數(shù)），單因子污染指數(shù)計算結(jié)果（表5）表明，Hg的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.215～7.500，66%的樣品測定值超過土壤污染的背景值。As的單因子污染指數(shù)變化范圍0.649～1.482，50%的樣品測定值超過土壤污染的背景值。Pb的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.734～1.447，34%的樣品測定值超過土壤污染的背景值。Cd的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.862～4.138，97%的樣品測定值超過土壤污染的背景值。Cr的單因子污染指數(shù)變化范圍為1.602～2.225，100%的樣品測定值超過土壤污染的背景值。綜合污染指數(shù)計算結(jié)果（表5）表明，32個樣品中有25個樣品屬于輕污染，占總樣品數(shù)的78%；4個樣品屬于中污染，占總樣品數(shù)的13%；3個樣品屬于重污染，占總樣品數(shù)的9%。

表5 以甘肅省土壤環(huán)境背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù)

2.2.2以國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤為評價標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù) 以國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤為評價標(biāo)準(zhǔn)，計算土壤樣品中各重金屬As、Hg、Pb、Cd、Cr的單項因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)（背景污染指數(shù)）。單項因子污染指數(shù)計算結(jié)果（表6）表明，Hg的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.029～1.000，As的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.545～1.245，Pb的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.314～0.777，Cd的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.500～2.400，Cr的單因子污染指數(shù)變化范圍為0.828～1.735，32個土樣的 As、Hg、Pb、Cd、Cr達標(biāo)率均為100%。69個土樣的單因子污染指數(shù)在安全范圍內(nèi)，屬于清潔（Pij≤0.7）；47個土樣（0.7＜Pij≤1.0）屬于在警戒線內(nèi)尚清潔；42個土樣（1.0＜Pij≤2.0）屬于輕污染；2個土樣屬于中污染（2.0＜Pij≤3.0）。說明As和Cd污染嚴重，這2種有害重金屬元素的單因子污染指數(shù)是Hg、Pb、Cr的幾倍甚至幾十倍，即隴南市的As和Cd污染較嚴重；而Hg的污染指數(shù)最小，污染不嚴重。綜合污染指數(shù)計算結(jié)果（表6）表明，14個土壤樣品屬于在警戒線內(nèi)尚清潔（P綜≤0.7），占44%；18個土壤樣品屬于輕污染（1.0＜P綜≤2），占56%。32個土壤樣品均在無公害農(nóng)產(chǎn)品基地環(huán)境的限量指標(biāo)內(nèi)，符合無公害生產(chǎn)基地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，按國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤標(biāo)準(zhǔn)評價，隴南市的武都區(qū)、宕昌縣、岷縣3縣（區(qū)）的土壤重金屬污染并不嚴重，可作為中藥材基地，正常種植中藥材。

表6 以國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤為評價標(biāo)準(zhǔn)的土壤污染指數(shù)

2.2.3 2種評價標(biāo)準(zhǔn)的評價結(jié)果比對 此次評價分別采用了國家一級標(biāo)準(zhǔn)和甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，計算了單因子污染和綜合污染指數(shù)，采用2種評價標(biāo)準(zhǔn)得出的評價結(jié)果基本一致，表明隴南市的武都區(qū)、宕昌縣、岷縣3縣（區(qū)）20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤的As、Hg、Pb、Cd、Cr均有不同程度的污染。以甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)甘肅省土壤環(huán)境背景值為評價標(biāo)準(zhǔn)時，有25個土樣有輕度污染，4個土樣屬于中污染，3個土樣（次）屬于重污染，分別為宕昌縣哈達鋪鄉(xiāng)、韓院鄉(xiāng)和好梯鄉(xiāng)。以國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤評價標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，有14個土樣屬于警戒線內(nèi)尚清潔，有18個土樣屬輕度污染。如以國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級土壤評價標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，則32個土樣的綜合污染指數(shù)結(jié)果均在警戒線范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

對采自隴南市宕昌縣、岷縣、武都區(qū)中藥材產(chǎn)區(qū)的32個無公害中藥材基地土壤樣品，分別采用甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)甘肅省土壤環(huán)境背景值和國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤標(biāo)準(zhǔn)分析評價了土壤環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)果顯示，若以甘肅省土壤環(huán)境背景值為依據(jù)，則25個樣品屬于輕度污染，4個樣品屬于中度污染，3個樣品屬于重度污染；按照國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》一級土壤標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，14個樣品尚屬清潔，18個樣品屬于輕度污染。說明隴南市中藥材基地土壤環(huán)境存在不同程度的重金屬污染，其中以宕昌縣韓院鄉(xiāng)和好梯鄉(xiāng)污染最為嚴重，武都區(qū)和岷縣的土壤重金屬污染現(xiàn)象并不嚴重。32個中藥材基地土壤的5種重金屬含量均在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，符合國家無公害中藥材基地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，適宜中藥材生產(chǎn)。

［1］ 王利軍.平?jīng)鍪胁颂锿寥乐亟饘僭乩鄯e現(xiàn)狀調(diào)查及評價［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（6）：30-32.

［2］ 劉瀟威，何 英，趙玉杰，等.農(nóng)產(chǎn)品中重金屬分險評估的研究與發(fā)展［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2007，26（1）：15-18.

［3］ 邱黛玉，藺海明，劉學(xué)周.當(dāng)歸成藥期生長動態(tài)及其早期抽薹規(guī)律研究［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2008（6）：15-18.

［4］ 國家藥典編委會.中華人民共和國藥典（2005年版）一部［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.